JP7035560B2 - 車両用回転電機温度推定システム - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に用いられる車両用回転電機温度推定システムに関する。

従来から、回転電機とエンジンとを含むハイブリッド車両において、異常検出または性能向上のために、回転電機が有するステータコイルの温度を測定することが行われている。回転電機は、電動モータ、または発電機、またはこれら両方の機能を有するモータジェネレータである。

特許文献１には、ハイブリッド車両用の回転電機温度推定システムとして、回転電機のステータコイルに向けて冷媒を噴出させ、その冷媒によりステータコイルを冷却するとともに、ステータコイルの温度を温度センサにより測定する構成が記載されている。この構成では、温度推定部が、温度センサの測定温度及び予め設定された温度補正値を用いて、ステータコイルの実温度を推定する。さらに、温度推定部は、車体の姿勢の変化に応じて温度補正値を変更する。これにより、車体が傾斜する場合におけるステータコイルの実温度の推定精度を向上できるとされている。

特開２０１５－０３３９９５号公報

ハイブリッド車両用の回転電機冷却構造において、エンジンにより駆動される機械式ポンプを用いて冷媒を噴出口から噴出させステータコイルを冷却する第１冷却部と、電動モータにより駆動される電動式ポンプを用いて冷媒を噴出口から噴出させステータコイルを冷却する第２冷却部とを協調させる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載された構成では、上記２つの冷却部を協調させた場合にステータコイルの温度推定に生じる影響が考慮されていない。これにより、ステータコイルの温度の推定精度を高くする面から改良の余地がある。

本発明の目的は、機械式ポンプ及び電動式ポンプを用いてステータコイルを冷却する場合におけるステータコイルの温度推定精度を向上できる車両用回転電機温度推定システムを提供することである。

本発明に係る車両用回転電機温度推定システムは、エンジン、及びステータコイルを有する回転電機が搭載され、前記エンジン及び前記回転電機の少なくとも一方を駆動源として走行するハイブリッド車両に用いられる車両用回転電機温度推定システムであって、前記ステータコイルを冷却する冷却ユニットと、前記ステータコイルの温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定温度及び予め設定された温度補正値を用いて、前記ステータコイルの実温度を推定する実温度推定部とを備え、前記冷却ユニットは、前記エンジンにより駆動される機械式ポンプにより、前記回転電機の配置空間を含む第１回路に冷媒を循環させて、第１噴出口から前記回転電機に前記冷媒を噴出させ、前記ステータコイルを冷却する第１冷却部と、電動モータにより駆動される電動式ポンプにより、前記回転電機の前記配置空間を含む第２回路に前記冷媒を循環させて、第２噴出口から前記回転電機に前記冷媒を噴出させ、前記ステータコイルを冷却する第２冷却部とを含み、前記実温度推定部は、前記電動モータの起動の有無に応じて前記温度補正値を変更する、車両用回転電機温度推定システムである。

本発明に係る車両用回転電機温度推定システムによれば、機械式ポンプ及び電動式ポンプを用いてステータコイルを冷却する場合におけるステータコイルの温度推定精度を向上できる。

本発明の実施形態の車両用回転電機温度推定システムの主要構成を示す図である。 図１の回転電機温度推定システムを含む車両の構成を示す図である。 図１のＡ－Ａ断面と、冷却ユニットを構成する第１回路とを示す図である。 図１の回転電機温度推定システムを構成する回転電機が後傾状態となる様子を示す断面図である。 図１の回転電機温度推定システムを構成する回転電機が前傾状態となる様子を示す断面図である。 図１の回転電機温度推定システムで用いる第１マップを示す図である。 図１の回転電機温度推定システムで用いる第２マップを示す図である。 実施形態の温度推定システムを用いたコイル実温度の推定方法を示すフローチャートである。 実施形態において、電動式ポンプの駆動の有無に関係なく、ステータコイルの温度の推定精度を高くできる効果を説明するための、温度センサの測定温度、ステータコイルの実温度及び推定温度の関係を示す図である。 実施形態の別例の温度推定システムを用いたコイル実温度の推定方法を示すフローチャートである。

以下に図面を用いて本発明の実施形態の車両用回転電機温度推定システムを説明する。以下では、回転電機のステータコイルとして、ハイブリッド車両に搭載されたモータジェネレータのステータコイルの実温度を推定する場合を説明するが、モータジェネレータの代わりに発電機の機能を有しない電動モータを用いることもできる。以下ではすべての図面の説明で同様の要素には同一の符号を付して説明する。

図１は、実施形態の車両用回転電機温度推定システム（以下、単に「温度推定システム」と記載する。）１２の主要構成を示している。温度推定システム１２は、第２モータジェネレータ１４、冷却ユニット２５、温度センサ３９、及び制御装置４０を含んで構成される。

温度推定システム１２は、ハイブリッド車両１０（図１、図２）に搭載されて用いられる。制御装置４０は、後述するように車体６０の姿勢の向きを表す第２モータジェネレータ１４のトルク指令値の変化に応じて、第２モータジェネレータ１４のステータコイルの実温度推定に用いる温度補正値を変更する。これとともに、制御装置４０は、後述するように電動式ポンプ３２の起動の有無に応じて、ステータコイルの実温度推定に用いる温度補正値を変更する。これによって、車体６０が傾斜する場合におけるステータコイルの実温度の推定精度を向上できるとともに、機械式ポンプ２７及び電動式ポンプ３２を用いてステータコイルを冷却する場合におけるステータコイルの実温度の推定精度を向上できる。

図２を用いて、ハイブリッド車両１０の全体構成を説明する。ハイブリッド車両１０には、エンジン３５、第１モータジェネレータ３６、第１インバータ３７、第２モータジェネレータ１４、及び第２インバータ３８が搭載される。以下では、第１モータジェネレータ３６は「第１ＭＧ３６」と記載し、第２モータジェネレータ１４は「第２ＭＧ１４」と記載する。

第１ＭＧ３６は、３相同期モータであり、エンジン３５の始動用モータとしての機能を有する。第１ＭＧ３６は、エンジン３５により駆動される発電機としての機能も有する。この場合、エンジン３５からのトルクの少なくとも一部が、動力分割機構５０を介して第１ＭＧ３６の回転軸に伝達される。第１ＭＧ３６で発生した電力は、第１インバータ３７を介してバッテリ５１に供給され、バッテリ５１が充電される。

第２ＭＧ１４は、３相同期モータであり、バッテリ５１からの電力が供給されて、車両の駆動力を発生する走行用モータとしての機能を有する。第２ＭＧ１４は、電力回生用の発電機としての機能も有する。第２ＭＧ１４で発生した電力は、第２インバータ３８を介してバッテリ５１に供給され、バッテリ５１が充電される。

第１ＭＧ３６及び第２ＭＧ１４として、３相誘導モータを用いることもできる。第２ＭＧ１４の構成は、後で詳しく説明する。

第１インバータ３７及び第２インバータ３８は、それぞれ複数のスイッチング素子を有する。後述の制御装置４０から第１及び第２インバータ３７，３８の一方または両方にトルク指令値に基づく制御信号が入力される。これにより、各インバータ３７，３８のスイッチング素子のスイッチングが制御される。

バッテリ５１と各インバータ３７，３８との間にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を接続し、バッテリ５１の電圧を昇圧して各インバータ３７，３８に供給してもよい。また、インバータ３７，３８から供給される電圧を降圧してバッテリ５１を充電してもよい。

動力分割機構５０は、遊星歯車機構により構成される。動力分割機構５０は、エンジン３５からの動力を、車輪５２に接続された駆動軸５３への経路と、第１ＭＧ３６への経路とに分割する。例えばエンジン３５からの動力は、動力分割機構５０、減速機５７、及び駆動軸５３を介して左右の車輪５２に伝達される。また、第２ＭＧ１４からの動力は、減速機５７及び駆動軸５３を介して左右の車輪５２に伝達される。これにより、ハイブリッド車両１０は、エンジン３５及び第２ＭＧ１４の少なくとも一方を駆動源として走行する。

制御装置４０は、ＥＣＵと呼ばれるもので、ＣＰＵ、メモリ等の記憶部を有するマイクロコンピュータを含んで構成される。制御装置４０は、１つに限定するものではなく、複数の構成要素が互いに電気的に接続されて制御部が構成されてもよい。

制御装置４０には、アクセルペダルセンサ５４（図１）及び車速センサ（図示せず）と、レバー位置センサ５５とから、アクセルペダル（図示せず）の操作位置、車速、走行切替レバー５６の操作位置を表す検出信号が入力される。

走行切替レバー５６は、シフトレバーと呼ばれ、操作によってＮ位置、Ｄ位置、Ｒ位置を含む複数の操作位置のいずれか１つへの切替を指示できるように構成される。走行切替レバー５６がＮ位置に操作されることによりＮレンジが選択される。Ｎレンジは、車両１０の動力源と車輪５２との間の動力伝達経路を遮断する中立レンジである。走行切替レバー５６がＤ位置に操作されることによりＤレンジモードが選択される。Ｄレンジモードは、車両１０を前進させる動力が車輪５２に伝達される前進走行モードである。走行切替レバー５６がＲ位置に操作されることによりＲレンジモードが選択される。Ｒレンジモードは、車両１０を後進させる動力が車輪５２に伝達される後進走行モードである。操作部として、走行切替レバー５６以外、例えば操作によってＤ位置、Ｒ位置を含む複数の操作位置のいずれか１つへの切替を指示可能に構成されるスイッチまたはダイヤルを用いてもよい。

図１に示すように、制御装置４０は、モータ制御部４１と、実温度推定部４２と、記憶部４３とを有する。モータ制御部４１は、アクセルペダルセンサ５４の検出信号及び車速センサの検出信号から、第２ＭＧ１４（または第１ＭＧ３６）のトルク指令値Ｔｒｉを算出する。モータ制御部４１は、そのトルク指令値Ｔｒｉに応じて第２インバータ３８（または第１インバータ３７）のスイッチング素子のスイッチングを制御する。これにより、第２ＭＧ１４（または第１ＭＧ３６）の駆動が制御される。車両１０は、第２ＭＧ１４の駆動によって、走行切替レバー５６（図２）によって選択された前進方向または後進方向に走行する。実温度推定部４２及び記憶部４３は、後で説明する。

図３は、第２ＭＧ１４についての図１のＡ－Ａ断面と、冷却ユニット２５を構成する第１回路Ｄ１とを示している。第２ＭＧ１４は、ケース１５の内側に固定されたステータ１６と、ステータ１６の径方向内側に対向配置されたロータ２０とを含む。ケース１５は、車体６０を構成するフレーム６１に、トランスアクスルケース及びマウント装置（図示せず）を介して固定される。トランスアクスルケースは、第１ＭＧ３６（図２）、第２ＭＧ１４、及び動力分割機構５０（図２）を収容し、第１ＭＧ３６のケース（図示せず）及び第２ＭＧ１４のケース１５を固定する。トランスアクスルケースには、ケース１５を介さずにステータ１６が固定されてもよい。

ステータ１６は、ステータコア１７と、ステータコイル１８とを含む。ステータコア１７は、環状の磁性体部品であり、外周側に配置される円環状のヨーク１７ａと、ヨーク１７ａの内周面から径方向に伸びる複数のティース１９とを有する。複数のティース１９は、周方向に間隔をあけて配置される。隣り合う２つのティース１９の間には溝であるスロット（図示せず）が形成される。ステータコイル１８は、複数のティース１９に集中巻きまたは分布巻きで巻回された複数相、例えば３相コイルを含んでいる。ステータコイル１８において、ステータコア１７の軸方向両端から外側に突出した部分により、一対のコイルエンド１８ａが形成される。

ロータ２０は、ケース１５に回転可能に支持された回転軸２３の軸方向中間部に嵌合固定される。ロータ２０は、磁性材製のロータコア２１と、ロータコア２１の周方向複数位置に埋め込んで配置され、磁化方向が径方向、または径方向に対して傾斜する方向である永久磁石２２とを含む。回転軸２３は、車両の左右方向（車幅方向）に沿って配置される。

第１ＭＧ３６（図２）の基本構成は、第２ＭＧ１４と同様である。図２では、第１ＭＧ３６の回転軸が車両の前後方向に沿って配置されるように図示されているが、実際には、第２ＭＧ１４と同様に、第１ＭＧ３６の回転軸は、車両１０の左右方向（図２の上下方向）に沿って配置される。

図１に戻って、冷却ユニット２５は、第１冷却部２６と、第２冷却部３１とを含み、第２ＭＧ１４のステータコイル１８を、第１冷却部２６と第２冷却部３１とで協調して冷却する。第１冷却部２６は、機械式ポンプ２７（ＭＯＰ）を用いてステータコイル１８を冷却する。第２冷却部３１は、電動式ポンプ３２（ＥＯＰ）を用いてステータコイル１８を冷却する。

具体的には、第１冷却部２６は、第１冷媒流路２８、機械式ポンプ２７、及び第１冷媒パイプ２９を有する。第１冷媒流路２８は、第２ＭＧ１４のケース１５の外部に配置され、ケース１５の底部と第１冷媒パイプ２９とを、機械式ポンプ２７を介して接続する配管である。

機械式ポンプ２７は、エンジン３５により駆動される。このために、エンジン３５の出力軸に固定された駆動プーリＰ１と、機械式ポンプ２７の回転軸に固定された従動プーリＰ２との間に、ベルトＢが掛け渡される。機械式ポンプ２７は、ケース１５の底部に貯留された冷媒Ｆを、入口Ｃ１から吸引し、出口Ｃ２から吐出する。吐出された冷媒は、第１冷媒パイプ２９に送られる。機械式ポンプ２７は、第１回路Ｄ１に冷媒を循環させる。第１回路Ｄ１は、第１冷媒流路２８、機械式ポンプ２７、第１冷媒パイプ２９、及び第２ＭＧ１４の配置空間であるケース１５の内部を含んで形成される。

図３に示すように、第１冷媒パイプ２９は、ケース１５の上端部の内部において、第２ＭＧ１４のステータ１６の鉛直上方で車両の左右方向に沿って配置される。第１冷媒パイプ２９は、その両端部の下端に冷媒を下方に噴出させる第１噴出口２９ａを有する。第１冷媒パイプ２９の一端（図３の左端）は塞がれる。第１冷媒パイプ２９は、第１噴出口２９ａのそれぞれから、各コイルエンド１８ａの上側に向け冷媒を噴出可能とする。これによって噴出した冷媒が流下しながらコイルエンド１８ａに接触し、ステータコイル１８が冷却される。機械式ポンプ２７は、第１回路Ｄ１に冷媒を循環させることにより、第１噴出口２９ａから第２ＭＧ１４に冷媒を噴出させ、ステータコイル１８を冷却する。このような機械式ポンプ２７は、エンジン３５（図１）の駆動時に定常的に駆動される。

一方、図１に示すように、第２冷却部３１は、第２冷媒流路３３、電動式ポンプ３２、及び第２冷媒パイプ３４を有する。第２冷媒流路３３は、ケース１５の外部に配置され、ケース１５の底部と第２冷媒パイプ３４とを、電動式ポンプ３２を介して接続する配管である。

電動式ポンプ３２は、電動モータ６２により駆動される。電動モータ６２は、バッテリ５１から電力が供給されることにより駆動される。電動モータ６２の起動は、制御装置４０により制御される。例えば、後述の温度センサ３９の測定温度が第１所定値以上の場合には、電動モータ６２が起動され、第１所定値未満、または第１所定値より低い第２所定値以下の場合には、電動モータ６２の起動が停止される。電動式ポンプ３２は、ケース１５の底部に貯留された冷媒Ｆを、入口Ｃ３から吸引し、出口Ｃ４から吐出する。吐出された冷媒は、第２冷媒パイプ３４に送られる。電動式ポンプ３２は、第２回路Ｄ２に冷媒を循環させる。第２回路Ｄ２は、第２冷媒流路３３、電動式ポンプ３２、第２冷媒パイプ３４、及び第２ＭＧ１４のケース１５の内部を含んで形成される。

第２冷媒パイプ３４は、第１冷媒パイプ２９と並んで、ケース１５の上端部の内部に車両の左右方向に沿って配置される。第２冷媒パイプ３４は、その両端部の下端に冷媒を下方に噴出させる第２噴出口３４ａを有する。第２冷媒パイプ３４の一端も第１冷媒パイプ２９と同様に塞がれる。第２冷媒パイプ３４は、第２噴出口３４ａのそれぞれから、各コイルエンド１８ａの上側に向け冷媒を噴出可能とする。これによって、第１冷媒パイプ２９の場合と同様に、噴出した冷媒が流下しながらコイルエンド１８ａに接触し、ステータコイル１８が冷却される。電動式ポンプ３２は、第２回路Ｄ２に冷媒を循環させることにより、第２噴出口３４ａから第２ＭＧ１４に冷媒を噴出させ、ステータコイル１８を冷却する。このような電動式ポンプ３２は、制御装置４０により任意のタイミングで起動される。

冷媒として、例えばＡＴＦ（Automatic transmission fluid）と呼ばれるオイルが用いられるが、冷媒として冷却水を用いてもよい。第１回路Ｄ１及び第２回路Ｄ２の一方または両方に冷却用熱交換部を設けて、より効果的に冷媒を冷却してもよい。冷却用熱交換部は、外部を流れる空気と内部を流れる冷媒との間で熱交換を行って、冷媒を冷却する。

温度センサ３９は、第１及び第２噴出口２９ａ、３４ａよりも下側で、コイルエンド１８ａのうち、噴出口２９ａ、３４ａから噴出した冷媒が接触する位置付近の温度を測定するように配置される。温度センサ３９として、例えばサーミスタが用いられる。図１に示すように、第２ＭＧ１４を回転軸２３の軸方向一方側から見た場合に、温度センサ３９は、回転軸２３よりも車両前側に片寄って設けられる。温度センサ３９は、回転軸２３よりも車両後側に片寄って設けられてもよく、回転軸２３の鉛直下側に設けられてもよい。温度センサ３９の測定値を表す信号は、制御装置４０に入力される。

第１冷媒パイプ２９、第２冷媒パイプ３４及び温度センサ３９は、第２ＭＧ１４のケース１５を介して車体６０に固定される。これにより、車体６０の姿勢の向きが水平面上に停止している場合の「所定基準姿勢」から変化した場合には、第１、及び第２冷媒パイプ２９，３４と温度センサ３９の測定部との位置が変化する。

図１では、第２ＭＧ１４が所定基準姿勢で配置される場合を示している。「所定基準姿勢」は、車両１０が水平面上に位置する場合で、乗員が乗っていない静止状態で、設計上車体の傾きがない場合として予め設定される車体姿勢である。この場合、第１及び第２冷媒パイプ２９，３４から噴出された冷媒は、前後方向（図１の左右方向）に関してほぼ均等にケース１５内で流下する。

一方、車両の車体６０は、第２ＭＧ１４のトルクが増大し、加速する傾向となった場合に、図１の左下部に示すように後下がりの後傾状態となり、これに伴って、第２ＭＧ１４も後傾状態となる。図４は、第２ＭＧ１４が後傾状態となる様子を示す断面図である。図１の左下で示すように車体が後傾状態となった場合には、図４に示すように、車体に固定されたケース１５の姿勢が後下がりに変化し、各冷媒パイプ２９，３４と温度センサ３９との位置が変化する。図４では、所定基準姿勢の場合に対する時計方向の傾斜度を「＋α」として示している。

図５は、第２ＭＧ１４が前下がりの前傾状態となる様子を示す断面図である。車両の車体は、制動等で減速する傾向となった場合に、車体が前傾するように姿勢が変化する。この場合には、図５に示すように、車体に固定されたケース１５の姿勢が前下がりに変化し、各冷媒パイプ２９，３４と温度センサ３９との位置が変化する。図５では、所定基準姿勢の場合に対する反時計方向の傾斜度を「－α」として示している。

図１に戻って、制御装置４０は、車体６０の姿勢の変化と、電動式ポンプ３２の起動の有無とに応じて、ステータコイル１８の実温度推定に用いる温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）（図６、図７）を変更する。温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）は、所定時間間隔（ｔ２－ｔ１）における温度補正値を示している。

具体的には、図１に示す記憶部４３は、第１マップＭ１、第２マップＭ２,第３マップＭ３（図示せず）及び第４マップＭ４（図示せず）を予め記憶している。第１マップＭ１及び第２マップＭ２は、車体６０の姿勢の向きが後傾方向の場合の温度補正値を示すマップである。このうち、第１マップＭ１は、電動式ポンプ３２が起動停止の場合（ＥＯＰ ｏｆｆ）の温度補正値を示している。第２マップＭ２は、電動式ポンプ３２が起動中の場合（ＥＯＰ ｏｎ）の温度補正値を示している。一方、第３マップＭ３及び第４マップＭ４は、車体の姿勢の向きが前傾方向の場合の温度補正値を示すマップである。第３マップＭ３及び第４マップＭ４は、後で説明する。

図６は、第１マップＭ１を示している。第１マップＭ１は、予め設定された所定時間間隔（ｔ２－ｔ１）における温度センサ３９の測定温度の変化値（・・・－２℃、－１℃、０℃、１℃、２℃・・・）及び第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉ（＝Ａ１，Ａ２，Ａ３・・・）と、予め設定された温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）との関係を定める。トルク指令値Ｔｒｉとして、正の値のみが設定される。第１マップＭ１において、トルク指令値と測定温度変化値との一方または両方が異なる、２つの温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）の数値自体は同じであっても、異なっていてもよい。

第１マップＭ１では、予め行った実験等によって、予め規定された複数の所定時間間隔（ｔ２－ｔ１）での温度センサ３９の測定温度の変化値と、第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉとに対応する温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）が設定される。

図７は、第２マップＭ２を示している。第２マップＭ２は、温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）の代わりに、温度補正値ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）が規定される。第２マップＭ２のトルク指令値Ｔｒｉ（＝Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３・・・）は、図５、図６のマップの上の欄から順に、第１マップＭ１のトルク指令値Ｔｒｉ（＝Ａ１，Ａ２，Ａ３・・・）のそれぞれと同じ値である。第２マップＭ２でも第１マップＭ１と同様に、トルク指令値Ｔｒｉとして、正の値のみが設定される。第２マップＭ２において、トルク指令値と測定温度変化値との一方または両方が異なる、２つのΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）の数値自体は同じであっても、異なっていてもよい。

第１マップＭ１と第２マップＭ２とにおいて、２つの温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）の一部の数値自体は同じであってもよい。各温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）は正の値だけでなく、負の値または０になる場合もある。第１マップＭ１及び第２マップＭ２は、車両の種類に応じて変更してもよい。

温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）は、所定時間間隔（ｔ２－ｔ１）において、第２ＭＧ１４のコイルエンド１８ａの実温度Ｔｃｏｉｌから温度センサ３９の測定温度Ｔｔｈｍを差し引いた値（Ｔｃｏｉｌ－Ｔｔｈｍ）の増減分である。

一方、図示は省略するが、記憶部４３（図１）には、車体の姿勢が前傾状態の場合の第３マップＭ３及び第４マップＭ４も記憶されている。第３マップＭ３は、図６に示した第１マップＭ１と同様に、電動式ポンプ３２が起動停止の場合のマップであるが、前傾状態に対応する温度補正値となるように設定されている。第４マップＭ４は、図７に示した第２マップＭ２と同様に、電動式ポンプ３２の起動中の場合のマップであるが、前傾状態に対応する温度補正値となるように設定されている。第３及び第４マップＭ３，Ｍ４では、トルク指令値Ｔｒｉとして、負の値のみが設定される。第２ＭＧ１４のトルク指令値は、車体の姿勢の向きに対応する。

制御装置４０の実温度推定部４２は、車体６０の姿勢の向きに対応する第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉと、電動式ポンプ３２の起動の有無を表す情報とを取得する。そして、実温度推定部４２は、トルク指令値及び電動式ポンプ３２の起動の有無に応じて、温度補正値を変更して、ステータコイル１８の実温度を推定する。具体的には、実温度推定部４２は、モータ制御部４１で算出された第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉを取得する。トルク指令値Ｔｒｉが正の値となる場合には、図１の左下で示すように、車両の加速が大きくなる。この場合には、後側の車輪を支持するサスペンション装置のバネが縮んで車体６０が後傾する。この後傾の程度はトルクが正方向に大きくなるほど大きくなる傾向となる。実温度推定部４２は、トルク指令値Ｔｒｉが車体６０の後傾を表す正の値となる場合に、後傾用の第１マップＭ１または第２マップＭ２を選択する。

また、電動式ポンプ３２が起動中である場合には、第２噴出口３４ａから冷媒が第２ＭＧ１４に噴出されるので、第２ＭＧ１４のステータコイル１８の温度が低下しやすい。一方、電動式ポンプ３２が起動停止中の場合には、第２噴出口３４ａからの冷媒の噴出が停止されるので、第２ＭＧ１４のステータコイル１８の温度が上昇しやすい。実温度推定部４２は、このことが温度センサ３９の測定温度の温度補正値に与える影響を反映させるために、電動式ポンプ３２の起動の有無に応じて選択するマップを切り換える。具体的には、電動式ポンプ３２が起動停止の場合は第１マップＭ１が選択され、電動式ポンプ３２が起動中の場合は第２マップＭ２が選択される。第２マップＭ２の温度補正値は、全体として、第１マップＭ１の温度補正値より小さい。例えば、時間間隔（ｔ２－ｔ１）における温度センサ３９の測定温度の変化値が０であり、トルク指令値Ｔｒｉが同じＡ１、Ｂ１の場合の第２マップＭ２の温度補正値ΔＢ１（０）は、第１マップＭ１の温度補正値ΔＡ１（０）より小さい。

実温度推定部４２は、トルク指令値Ｔｒｉが正の値であり、電動式ポンプ３２が起動停止の場合に、第１マップＭ１のデータを参照して、トルク指令値Ｔｒｉと、単位時間間隔（ｔ２－ｔ１）での温度センサ３９の測定温度の変化値とから温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）を算出する。一方、実温度推定部４２は、トルク指令値Ｔｒｉが正の値であり、電動式ポンプ３２が起動中の場合には、第２マップＭ２のデータを参照して、トルク指令値Ｔｒｉと、単位時間間隔（ｔ２－ｔ１）での温度センサ３９の測定温度の変化値とから温度補正値ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）を算出する。

一方、トルク指令値Ｔｒｉが負の値となる場合には、車両の後方への加速が大きくなるか、または減速度が高くなる。この場合には、前側の車輪を支持するサスペンション装置のバネが縮んで車体が前傾する。この前傾の程度はトルクが負方向に大きくなるほど大きくなる傾向となる。実温度推定部４２は、トルク指令値Ｔｒｉが車体６０の前傾を表す負の値となる場合に、前傾用の第３マップＭ３または第４マップを選択する。また、実温度推定部４２は、電動式ポンプ３２が起動停止の場合は第３マップＭ３を選択し、電動式ポンプ３２が起動中の場合は第４マップＭ４を選択する。

実温度推定部４２は、算出された温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）と温度センサ３９の測定温度Ｔｔｈｍとを用いて、ステータコイル１８の実温度推定値Ｔｃｅｓｔを算出する。これによって、ステータコイル１８の実温度が推定される。

この場合、実温度推定部４２は、今回の時間間隔（ｔ２－ｔ１）で求めた１つまたは複数の温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）、ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）の総和を、測定温度Ｔｔｈｍに足し合わせることで、実温度推定値Ｔｃｅｓｔを算出する。具体的には、実温度推定値Ｔｃｅｓｔは、次式により求められる。

Ｔｃｅｓｔ＝Ｔｔｈｍ＋Σ（ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１），ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１））＋Ｔｉａ ・・・（１）

ここで、Σ（ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１），ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１））は温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１），ΔＢｎ（ｔ２－ｔ１）の総和を表している。Ｔｉａは、測定初期時点での第２ＭＧ１４のステータコイル１８の実温度と推定温度との差である初期乖離温度を表している。「初期乖離温度」は、車両の種類に応じて予め設定される。例えば車両の空車重量に応じて初期乖離温度を変えることもできる。初期乖離温度Ｔｉａは０として設定してもよい。初期乖離温度はある所定条件が成立した時点から、（１）式の計算に追加してもよい。

さらに、図６、図７のマップで設定されていない測定温度変化量とトルクＴｒｉとに対応する温度補正値は、その両側の測定温度変化量、またはその両側のトルクＴｒｉから、線形補間により算出することができる。

上記の温度推定システム１２を用いて第２ＭＧ１４の実温度を推定する方法は次のようにして行う。図８は、温度推定システム１２を用いたコイル実温度の推定方法を示すフローチャートである。このフローチャートは制御装置４０に記憶されたプログラムの実行により行われてもよい。ステップＳ１（以下、ステップＳは単にＳと記載する。）において、実温度推定部４２は、第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉが０Ｎｍより大きいか否かを判定し、０Ｎｍより大きい場合、すなわちＳ１の判定結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ２に移行する。

Ｓ２では、実温度推定部４２は、電動式ポンプ３２が起動中か（ＥＯＰ＿ＯＮか）否かを判定する。Ｓ２の判定結果が否定（ＮＯ）の場合には、Ｓ３で第１マップＭ１を選択して参照し、Ｓ４で車体の所定基準姿勢におけるステータコイル１８の実温度を推定する。

この場合、例えば予め設定された所定時間間隔おきの時間ｔ１、ｔ２（ｔ１＜ｔ２）で、温度センサ３９により測定されたステータコイル１８の測定温度Ｔ１、Ｔ２を取得し、温度センサ３９の測定温度の変化値（Ｔ２－Ｔ１）を求める。

実温度推定部４２は、時間ｔ２での第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉと、温度センサ３９の測定温度の変化値（Ｔ２－Ｔ１）とに基づいて、記憶部４３に記憶された第１マップＭ１のデータを参照しつつ温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）を取得する。実温度推定部４２は、この温度補正値ΔＡｎ（ｔ２－ｔ１）を用いて、時間ｔ２における測定温度Ｔｔｈｍ（＝Ｔ２）を補正する。そして、実温度推定部４２は、上記の（１）式を用いて実温度推定値Ｔｃｅｓｔを算出する。Ｓ４の処理が終了した場合には、Ｓ１に戻る。

一方、Ｓ２の判定結果が肯定（ＹＥＳ）の場合には、Ｓ５で第２マップＭ２を選択して参照し、Ｓ４で車体の所定基準姿勢におけるステータコイル１８の実温度を推定する。この場合の実温度の算出方法は、第２マップＭ２を用いることが異なるだけで第１マップＭ１を選択した場合と同様である。

一方、Ｓ１において、第２ＭＧ１４のトルク指令値Ｔｒｉが０Ｎｍ以下の場合、すなわちＳ１の判定結果が否定（ＮＯ）の場合にはＳ６に移行する。

Ｓ６では、実温度推定部４２は、電動式ポンプ３２が起動中か（ＥＯＰ＿ＯＮか）否かを判定する。Ｓ６の判定結果が否定（ＮＯ）の場合には、Ｓ７で第３マップＭ３を選択して参照し、Ｓ４で車体の所定基準姿勢におけるステータコイル１８の実温度を推定する。この場合の実温度の算出方法は、第３マップＭ３を用いることが異なるだけで第１マップＭ１を選択した場合と同様である。

一方、Ｓ６の判定結果が肯定（ＹＥＳ）の場合には、Ｓ８で第４マップＭ４を選択して参照し、Ｓ４で車体の所定基準姿勢におけるステータコイル１８の実温度を推定する。この場合の実温度の算出方法は、第４マップＭ４を用いることが異なるだけで第１マップＭ１を選択した場合と同様である。

上記の温度推定システム１２によれば、車体６０の姿勢の向きを表す取得値の変化と、電動式ポンプ３２の起動の有無とに応じて温度補正値が変更される。これにより、車体６０が傾斜する場合に電動式ポンプ３２の起動の有無に関係なくステータコイル１８の実温度の推定精度を向上できる。このため、機械式ポンプ２７及び電動式ポンプ３２を用いてステータコイル１８を冷却する場合におけるステータコイル１８の温度推定精度を向上できる。推定されたステータコイル１８の実温度は、制御装置４０により、第２ＭＧ１４の出力を制御するために利用される。

図９は、実施形態において、電動式ポンプ３２の駆動の有無に関係なく、ステータコイル１８の温度の推定精度を高くできる効果を説明するための、温度センサ３９の測定温度、ステータコイルの実温度及び推定温度の関係を示す図である。図９では、温度センサ３９の測定温度Ｔｔｈｍと、第２ＭＧ１４のステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌと、ステータコイル１８の実温度推定値Ｔｃｅｓｔとの時間的変化の１例を示している。図９では、測定開始からの前半時間において、電動式ポンプ３２の起動が停止されている、すなわちＥＯＰ＿ｏｎフラグが０である。この場合には、第１マップＭ１を用いてステータコイル１８の実温度推定値Ｔｃｅｓｔが推定される。このとき、図８に示すように、実温度推定値Ｔｃｅｓｔとステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌとは、ほぼ一致している。

さらに、測定開始からの後半時間において、電動式ポンプ３２が起動中となる、すなわちＥＯＰ＿ｏｎフラグが１となる。この場合には、ステータコイル１８が冷媒により冷却されやすいので、温度センサ３９の測定温度Ｔｔｈｍと、第２ＭＧ１４のステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌとの両方が徐々に低下する。このときには、電動式ポンプ３２が起動中の第２マップＭ２を用いて、ステータコイル１８の実温度推定値Ｔｃｅｓｔが推定される。この場合には、図８に示すように、実温度推定値Ｔｃｅｓｔとステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌとが若干離れるが、かなり近くなっている（温度差小）。

一方、図９の一点鎖線βは、電動式ポンプ３２の起動の有無で温度補正値のマップを変更しない比較例における、ステータコイル１８の実温度推定値を示している。この比較例では、電動式ポンプ３２の起動停止の場合には、実温度推定値Ｔｃｅｓｔとステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌとがかなり一致しているが、電動式ポンプ３２の起動後には、この起動による冷媒流れの変化が温度補正値に反映されていない。これにより、実温度推定値Ｔｃｅｓｔとステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌとの差がかなり大きくなる（温度差大）。

上記のように、実施形態では、機械式ポンプ２７及び電動式ポンプ３２を用いてステータコイル１８を冷却する場合におけるステータコイル１８の温度推定精度を向上できる。例えば、図７の第２マップＭ２を用いる場合には、温度補正値は、全体として、図６の第１マップＭ１を用いる場合より小さい。これにより、第２マップＭ２を用いることで、温度センサ３９の測定温度Ｔｔｈｍに加算する温度補正値が小さくなる。このため、実温度推定値Ｔｃｅｓｔが、ステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌより上側に大きくずれることを防止できる。したがって、図８に示すように実温度推定値Ｔｃｅｓｔとステータコイル１８の実温度Ｔｃｏｉｌとを近くでき、温度推定精度の向上を図れる。

図１０は、実施形態の別例の温度推定システムを用いたコイル実温度の推定方法を示すフローチャートである。本例の場合、図１、図２を参照して、実温度推定部４２は、走行切替レバー５６の操作位置の検出値を取得する。実温度推定部４２は、車体の姿勢の向きが後傾方向か前傾方向かを表す取得値として、走行切替レバー５６の操作位置の検出値をレバー位置センサ５５から取得する。実温度推定部４２は、この操作位置の変化と、電動式ポンプ３２の起動の有無とに応じて、記憶部４３で記憶された第１～第４マップＭ１～Ｍ４から１つのマップを選択することで温度補正値を変更する。例えば、走行切替レバー５６の操作位置の検出値が車両の後進走行を指示するＲ位置であり、電動式ポンプ３２が停止されている場合には、実温度推定部４２は、記憶部４３に記憶されたマップから前傾用の第３マップＭ３（または第４マップＭ４）を選択する。さらに、実温度推定部４２は、電動式ポンプ３２の起動の有無に応じて、第３マップＭ３または第４マップＭ４を選択する。一方、走行切替レバー５６の操作位置の検出値がＲ位置以外の場合、例えば車両の前進走行を指示するＤ位置である場合には、実温度推定部４２は、記憶部４３に記憶されたマップから後傾用の第１マップＭ１（または第２マップＭ２）を選択する。さらに、実温度推定部４２は、電動式ポンプ３２の起動の有無に応じて、第１マップＭ１または第２マップＭ２を選択する。

実温度推定部４２は、選択されたマップのデータを参照して、トルク指令値と温度センサ３９の測定温度の変化値とから温度補正値を算出し、測定温度と温度補正値とを用いて、ステータコイル１８の実温度推定値Ｔｃｅｓｔを算出し、実温度を推定する。

図１０では、Ｓ１ａにおいて、実温度推定部４２は、走行切替レバー５６の操作位置の検出値がＲ位置か否かを判定し、Ｒ位置である、すなわち、Ｓ１ａの判定結果が肯定（ＹＥＳ）の場合にはＳ６ａで、電動式ポンプ３２が起動中か否かが判定される。一方、Ｓ１ａにおいて、走行切替レバー５６の操作位置の検出値がＲ位置ではない、すなわち、Ｓ１ａの判定結果が否定（ＮＯ）の場合にはＳ２ａで、電動式ポンプ３２が起動中か否かが判定される。Ｓ２ａ～Ｓ８ａの処理は、図８のＳ２～Ｓ８の処理と同様である。

上記の構成の場合も、図１から図９の構成と同様に、車体が傾斜する場合に電動式ポンプ３２の起動の有無に関係なくステータコイル１８の実温度の推定精度を向上できる。その他の構成及び作用は、図１から図８の構成と同様である。

なお、上記の各例の構成において、電動式ポンプのオンデューティを制御することで、ＡＴＦ等の冷媒の吐出流量を変化させることもできる。この場合に、電動式ポンプの起動の有無に応じて温度補正値を表すマップを切り換えるだけでなく、電動式ポンプの起動時のマップとして、オンデューティの変化に対応した温度補正値を表す複数のマップを記憶部に記憶させることもできる。実温度推定部４２は、この複数のマップを用いてステータコイルの実温度を推定する。この構成では、冷媒吐出流量の変化に応じてステータから冷媒に移動する熱量に変化が生じることを利用して、ステータコイルの実温度の推定精度をさらに高くすることができる。

また、上記の各例の構成では、温度センサ３９の値とトルク指令値とを変数としてステータコイル１８の温度補正値を取得する２次元推定マップを用いている。一方、上記の各例の構成において、ＡＴＦ等の冷媒の温度が冷媒温度センサにより測定できる場合には、２次元推定マップに加え、冷媒の温度を変数に加えた３次元推定マップを用いて温度補正値を取得してもよい。この構成では、冷媒の温度とステータコイル１８との温度差によって、ステータコイル１８から冷媒に移動する熱量に変化が生じることを利用して、ステータコイルの実温度の推定精度をさらに高くすることができる。

また、上記の各実施形態において、実温度推定部４２は、マップを用いずに、車体６０の姿勢の向きを表す取得値と、電動式ポンプ３２の起動の有無とに応じて、異なる複数の関係式のいずれか１を選択し、選択した関係式から温度補正値を算出してもよい。関係式は、トルク値、電動式ポンプ３２の起動の有無、温度センサ３９の測定温度の変化量、及び温度補正値の関係を規定する。

また、上記では、車両の車体の姿勢の変化に応じて異なるマップを用いる場合を説明した。一方、車体の姿勢の変化の影響を無視できるのであれば、電動式ポンプ３２の起動の有無に応じて第１マップ及び第２マップのいずれかを選択して温度補正値を算出することもできる。この場合も、機械式ポンプ及び電動式ポンプを用いてステータコイルを冷却する場合におけるステータコイルの温度推定精度を向上できる。

１０ ハイブリッド車両、１２ 車両用回転電機温度推定システム、１４ 第２モータジェネレータ（第２ＭＧ）、１５ ケース、１６ ステータ、１７ ステータコア、１８ ステータコイル、１８ａ コイルエンド、１９ ティース、２０ ロータ、２３ 回転軸、２５ 冷却ユニット、２６ 第１冷却部、２７ 機械式ポンプ（ＭＯＰ）、２８ 第１冷媒流路、２９ 第１冷媒パイプ、２９ａ 第１噴出口、３１ 第２冷却部、３２ 電動式ポンプ（ＥＯＰ）、３３ 第２冷媒流路、３４ 第２冷媒パイプ、３４ａ 第２噴出口、３５ エンジン、３６ 第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）、３７ 第１インバータ、３８ 第２インバータ、３９ 温度センサ、４０ 制御装置、４１ モータ制御部、４２ 実温度推定部、４３ 記憶部、５０ 動力分割機構、５１ バッテリ、５２ 車輪、５３ 駆動軸、５４ アクセルペダルセンサ、５５ レバー位置センサ、５６ 走行切替レバー、５７ 減速機、６０ 車体、６１ フレーム、６２ 電動モータ。

Claims (1)

1. エンジン、及びステータコイルを有する回転電機が搭載され、前記エンジン及び前記回転電機の少なくとも一方を駆動源として走行するハイブリッド車両に用いられる車両用回転電機温度推定システムであって、
   前記ステータコイルを冷却する冷却ユニットと、
   前記ステータコイルの温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサの測定温度及び予め設定された温度補正値を用いて、前記ステータコイルの実温度を推定する実温度推定部とを備え、
   前記冷却ユニットは、
   前記エンジンにより駆動される機械式ポンプにより、前記回転電機の配置空間を含む第１回路に冷媒を循環させて、第１噴出口から前記回転電機に前記冷媒を噴出させ、前記ステータコイルを冷却する第１冷却部と、
   電動モータにより駆動される電動式ポンプにより、前記回転電機の前記配置空間を含む第２回路に前記冷媒を循環させて、第２噴出口から前記回転電機に前記冷媒を噴出させ、前記ステータコイルを冷却する第２冷却部とを含み、
   前記電動式ポンプは、オンデューティが制御されることにより、前記冷媒の噴出流量が変化し、
   前記実温度推定部は、前記電動モータの起動の有無に応じて前記温度補正値及び前記測定温度の所定時間での変化値の関係を表すマップを変更し、前記電動モータの起動時には、前記オンデューティの変化に対応した前記関係を表す複数のマップの中で、前記オンデューティに応じてマップを変更し、変更後のマップを用いて前記ステータコイルの実温度を推定する、
   車両用回転電機温度推定システム。
   

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